The invention belongs to the semiconductor material technical field, in particular to a V doped TiO2 film with metal conductivity and room temperature ferromagnetism and a preparation method thereof. The films are doped with non magnetic V as dopants to avoid the formation of ferromagnetic clusters, while V3+ has unfilled d electrons, providing local magnetic moments for ferromagnetic production. When the film is prepared by pulsed laser deposition, the metal conductivity and room temperature ferromagnetic TiO2 films are obtained by controlling the experimental conditions, and the carrier concentration is adjustable at 5.4 * 1020 1020cm 8 x 3. This provides a possibility for the use of electric field to regulate the carrier concentration in the sample and then regulate its magnetic properties, so as to meet the requirements of the new spintronic devices with excellent comprehensive properties and greatly reduce the energy consumption of the devices.
【技术实现步骤摘要】
一种V掺杂的TiO2薄膜及其制备方法
本专利技术属于半导体材料
,具体涉及一种具有金属导电性和室温铁磁性的V掺杂的TiO2薄膜及其制备方法。
技术介绍
在现代信息社会中,磁性材料和半导体材料各自发挥着非常重要的作用。信息的存储是利用磁性材料中电子的自旋属性来实现的,信息的处理是利用半导体材料中电子的电荷属性来完成的。稀磁半导体是在半导体中掺入磁性离子后形成的一类半导体材料,能同时利用电子的电荷属性和自旋属性,兼具铁磁性能和半导体性能,表现出许多优异的磁、磁光和磁电性能,在自旋电子学领域有广阔的应用前景。Mn掺杂的GaAs稀磁半导体被公认为是一种本征的稀磁半导体材料,但是其最高居里温度也只有200K,远不能满足电子元器件使用温度的要求。自从2001年Matsumoto等人首次制备了居里温度高达400K的Co掺杂TiO2稀磁半导体薄膜之后,人们对TiO2基稀磁半导体进行了广泛研究。但是,在以往的研究中,人们关注的焦点主要集中在过渡金属掺杂TiO2稀磁半导体的制备方法、结构和磁性方面的研究,而对过渡金属掺杂TiO2稀磁半导体输运性质(即导电性和载流子浓度等)关注的很少,样品的导电性较差,载流子浓度很小,这将导致人们不能通过外加电场调控其载流子浓度进而调控其磁性,从而限制了其在自旋电子学器件中的应用。
技术实现思路
因此,本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中过渡金属掺杂TiO2稀磁半导体导电性较差,载流子浓度小的缺陷,从而提供一种具有金属导电性和室温铁磁性的V掺杂TiO2薄膜及其制备方法。为解决上述技术问题,本专利技术采用如下技术方案:一种V掺杂的TiO ...
【技术保护点】
1.一种V掺杂的TiO2薄膜,其特征在于,所述薄膜由Ti1‑xVxO2组成,其中x=0.03‑0.05;室温时,所述薄膜的载流子浓度为5.4×1020‑8.0×1020cm‑3。
【技术特征摘要】
1.一种V掺杂的TiO2薄膜,其特征在于,所述薄膜由Ti1-xVxO2组成,其中x=0.03-0.05;室温时,所述薄膜的载流子浓度为5.4×1020-8.0×1020cm-3。2.根据权利要求1所述的V掺杂的TiO2薄膜,其特征在于,所述薄膜为金红石型结构,薄膜厚度为30-250nm。3.一种权利要求1-2任一项所述的V掺杂的TiO2薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:靶材制备:以TiO2和V2O5为原料,采用固相反应法制备Ti1-xVxO2陶瓷靶材;薄膜沉积:将所述Ti1-xVxO2陶瓷靶材,在氧气分压为2.0-5.0×10-4Pa下,通过脉冲激光沉积法在SrTiO3基片上沉积V掺杂的TiO2薄膜。4.根据权利要求3所述的V掺杂的TiO2薄膜的制备方法,其特征在于,所述薄膜沉积步骤中基片温度为750-800℃,脉冲激光能量约为1.0-2.0J/cm2,激光频率为5-10Hz。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员:江凤仙,纪丽飞,曾泽亭,周国伟,许小红,
申请(专利权)人:山西师范大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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